矯直機入出口升降輥安全連鎖控制

王艷芬

（山鋼股份萊蕪分公司自動化部，山東 萊蕪 271104）

信息化建設

矯直機入出口升降輥安全連鎖控制

王艷芬

（山鋼股份萊蕪分公司自動化部，山東 萊蕪 271104）

為解決因電氣線路接反或編碼器信號異常，造成矯直機入出口升降輥沖頂脫軸等問題，采取將編碼器信號網絡改變為并聯方式，控制連鎖缺陷并優化安全連鎖控制等措施，保證矯直機安全穩定運行，年入出口升降輥故障由420 min降低到30 min內，每年降低成本29.25萬元。

矯直機；寬厚板；入出口升降輥；安全連鎖

1 前言

矯直機對于寬厚板生產是一個重要設備，其矯直能力決定著產品質量，位于工藝冷卻區域和冷床之間，主要對軋制完成經由工藝冷卻后的鋼板進行處理，去除鋼板的瓢曲、浪型等形狀缺陷，并使鋼板內的殘余應力降到最低，以便能保持鋼板良好的平直度[1-2]。

矯直機有4個上輥和5個下輥，分入口和出口，主傳動由2臺電機驅動。入出口升降輥分別控制入口、出口的一根矯直輥，用于調整鋼板的咬入角，改善鋼板翹頭和扣頭[3]。設計有2個編碼器，安裝在下矯直輥升降輥傳動軸的渦輪蝸桿處，主要檢測入口、出口輥升降高度，預防鋼板翹頭、趴頭造成對矯直輥的損傷或鋼板卡到矯直輥之間，升降的原則是翹頭鋼板降下游輥，趴頭鋼板升下游輥[3]。升降輥安裝于下輥盒的入口、出口輥，中間的三個矯直輥是固定的。升降輥由升降電機帶著渦輪蝸桿升降，升降輥的位置由編碼器檢測。受機械工藝限制，更換矯直輥時要將編碼器、電機的線路全部拆下，換上新輥后，若電氣線路接反或編碼器信號異常，往往造成入出口升降輥沖頂脫軸，造成機械損壞。每年因邊輥設備沖頂故障，造成生產停機時間270 min左右、設備損壞成本約8萬元，每年綜合停機成本約20萬元左右。

為此，對矯直機入出口升降輥安全連鎖控制進行優化改造。

2 安全連鎖改造與優化

2.1 編碼器穩定性改造

原設計中，矯直機入、出口輥編碼器采用信號網絡串聯，當其中任何一個編碼器出現問題，如編碼器損壞或者電源故障，兩個編碼器都會通訊不上而造成網絡癱瘓，且很難判斷是哪一個從站出了問題。所以通過添加設備，將信號網絡改變為并聯的方式對編碼器進行穩定性改造，充分利用中繼器的拓展功能，將各遠程站由串聯型結構改為總線型結構，一個從站停電或者故障，而另一從站不受影響。

2.2 控制連鎖缺陷

1）升降輥控制不分手動、自動模式，只要反饋值與設定值存在偏差，在啟動和運行條件都滿足的情況下，升降輥就會動作，使位置反饋跟隨位置設定值。

2）升降輥上升或下降的運行條件中，如果其中某個信號不滿足，但后來這個信號又滿足條件了，升降輥的運行條件不能自動恢復，需要操作人員到現場操作點擊復位按鈕，才能將該信號復位。

3）當編碼器有通訊故障時，雖有讀數但十分異常，程序內部缺少關于此方面的安全邏輯。

4）升降輥電機閉環控制，沒有反向安全連鎖保護。當出現電機反轉時，控制命令始終輸出，導致設備沖頂損壞。

2.3 安全連鎖的控制優化

1）完善升降輥的控制模式，有“手動”、“自動”、“OFF”3種模式，操作人員在更換輥盒時，將模式選擇“手動”模式來操作設備。

2）在手、自動模式下，當有上升或者下降命令時，如果在一定時間內，編碼器數值變化＜nmm或者朝反方向動作，則切斷輸出命令并報警。

3）在基于現場操作復位的功能基礎上，開發新增人機操作畫面遠程復位功能，通過點擊畫面復位按鈕直接進行復位，減少操作人員的現場工作量。

4）當“編碼器故障”或者“編碼器反饋位置超出安全范圍時（安全范圍需相關專業來確認或根據程序內部的工藝限制進行限定），控制模式自動轉到“OFF”模式。

3 控制系統測試方案

測試時，需要電氣、機械、操作人員在現場協助，具體步驟如下：1）將傳動電機與升降輥傳動軸脫開。手動轉動編碼器模擬升降輥位置變化，并保持編碼器不轉或者反方向轉。確認在有控制命令輸出時，能否在反饋異常時及時切斷控制命令輸出。2）若步驟1測試成功，則送電帶升降輥動作，操作人員操作時要有電氣專業人員現場確認，一旦有問題及時停止升降輥動作，防止造成設備損壞。3）最好在進行第2步之前，把電機的聯軸器脫開，如果不能脫開，更需要操作人員隨時準備關閉電機現場電閘。

4 結語

安全連鎖控制功能優化措施實施后，寬厚板軋線生產運行能安全穩定，系統操作維護方便，年度入出口升降輥故障由420 min降低到30 min內，避免了設備損失。噸鋼消耗水電風氣等成本按300元/t，小時產量按150 t/h計算，該項目實施后，每年減少故障時間對應節約成本29.25萬元。

[1]孫本榮，王有銘，陳瑛.中厚鋼板生產[M].北京：冶金工業出版社，1993.

[2]于世果，李宏圖.國外厚板軋機及軋制技術的發展[J].軋鋼，1999（12）：31．

[3]陳瑛.中厚板矯直技術的發展[J].寬厚板，2002（6）：1-5．

Safety-chain Control for the up-down Stream Rollers of Straightening Machine

WANG Yanfen
（The Automation Department of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

To solve the problems of electrical wiring dislocation or encoder signal abnormalities,which often make the up-down stream rollers header of straightening machine to take off the shaft,the method of changing the encoder signal network for parallel control chain was taken.Basing research on control chain defects and optimizing safety-chain control,the safe and stable operation of straightening machine can be ensured.This feature can expand application in other similar mechanical and electrical control circuit.

straightening machine;wide-plate;up-down stream roller;safety-chain

TP273

A

1004-4620（2015）04-0058-02

2015-02-10

王艷芬，女，1981年生，2005年畢業于煙臺大學測控儀器與儀表專業。現為山鋼股份萊蕪分公司自動化部工程師，從事自動化控制系統開發與維護工作。